电力电子技术直流斩波电路图文百度文库
第3章直流斩波电路3.1基本斩波电路3.2复合斩波电路和多相多重斩波电路
本章小结
3-1
第3章直流斩波电路·引言直流斩波电路（DCChopper）将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。也称为直流--直流变换器（DC/DCConverter）。一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流—交流—直流。电路种类
6种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。
复合斩波电路——不同结构基本斩波电路组合。多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合。
3-2
3.1基本斩波电路3.1.1降压斩波电路3.1.2升压斩波电路3.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路
3.1.4Sepic斩波电路和Zeta斩波电路
3-3
3.1.1降压斩波电路（电路结构典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载。
3-4
3.1.1工作原理降压斩波电路EM
t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升。
t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。。i图3-1降压斩波电路得原理图及波形c)电流断续时的波形3-5
3.1.1降压斩波电路数量关系电流连续负载电压平均值：
（3-1）
——V通的时间toff——V断的时间a--导通占空比负载电流平均值：
（3-2）电流断续，Uo被抬高，一般不希望出现。
3-6
3.1.1降压斩波电路斩波电路三种控制方式T不变，变ton—脉冲宽度调制（ton不变，变T—频率调制。ton和T都可调，改变占空比—混合型。
第2章2.1节介绍过：电力电子电路的实质上是分时段线性电路的思想。
基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解析。
分V处于通态和处于断态
初始条件分电流连续和断续
3-7
3.1.1降压斩波电路
同样可以从能量传递关系出发进行的推导
由于L为无穷大，故负载电流维持为Io不变
电源只在V处于通态时提供能量，为EIoton
在整个周期T中，负载消耗的能量为
一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等。
输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器。3-8
3.1.1降压斩波电路
式（3-6）负载电流断续的情况：
I10=0，且t=tx时，i2=0式（3-7）（3-16）
电流断续的条件：输出电压平均值为：
负载电流平均值为：
（3-17）
（3-18）
（3-19）
3-9
3.1.2 升压斩波电路升压斩波电路（Boost Chopper）1) 电路结构3-10
3.1.2 升压斩波电路工作原理
假设L和C值很大。
V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。
V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。动态演示。
3-11iiob)波形图3-2 升压斩波电路及工组波形
3.1.2 升压斩波电路数量关系
设V通态的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为EI1ton设V断态的时间为toff，则此期间电感L释放能量为稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等：
（3-20）
（3-21）化简得：
T/toff>1，输出电压高于电源电压，故为升压斩波电路。
toff。T/toff——升压比；升压比的倒数记作b，即b和的关系：
（3-22）11因此，式（3-21）可表示为（3-23）
3-12
3.1.2 升压斩波电路
电压升高得原因：电感L储能使电压泵升的作用
电容C可将输出电压保持住
如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由负载R消耗，即：
。（3-24）
与降压斩波电路一样，升压斩波电路可看作直流变压器。输出电流的平均值Io 为：电源电流的平均值Io为：-25)(3-26)
3-13
3.1.2 升压斩波电路
2) 升压斩波电路典型应用一是用于直流电动机传动
二是用作单相功率因数校正（PFC）电路三是用于其他交直流电源中用于直流电动机传动
a)再生制动时把电能回馈
给直流电源。
电动机电枢电流连续和断续两种工作状态。直流电源的电压基本是恒定的，不必并联电容
器。图3-3 用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形
a）电路图b）电流连续时c）电流断续时动画演示。3-14
3.1.2 升压斩波电路数量关系
当V处于通态时，设电动机电枢电流为i1Ldi，得下式：-27)
当V处于断态时，设电动机电枢电流为dti2，得下式：
Ldi2
（3-29）
当电流连续时，考虑到初始条件，近似L无穷大时电枢电流的平均值Io，即
（3-36）
该式表明，以电动机一侧为基准看，可将直流电源电压看作是被降低到了bE。3-15
3.1.2 升压斩波电路
如图3-3c，当电枢电流断续时：当t=0时刻i1=I10=0，令式（3-31）中I10=0即可求出I20，进而可写出
u
i2的表达式。
另外，当t=t2时，i2=0，可求得i2持续的时间tx，即
tx 图3-3 用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形 --------电流断续的条件 3-16 3.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路升降压斩波电路(buck -boost Chopper)电路结构 3-17 3.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路基本工作原理V通时，电源E经V向L供电使 其贮能，此时电流为i1。同时， C维持输出电压恒定并向负载 R供电。 V断时，L的能量向负载释放， 电流为i2。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相 反，该电路也称作反极性斩 波电路。 动态演示。iIa)i2Ib)图3-4 升降压斩波电路及其波形 a）电路图b）波形 3-18 3.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路数量关系稳态时，一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零，即 （3-39）所以输出电压为：（3-41） 3-19 3.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路结论